老年人智能服饰设计研究

张子钰，李满宇，何 洁，许晨曦，杨晗艺，高清华

（嘉兴学院 设计学院，浙江 嘉兴 314001）

1 研究背景

1.1 社会背景和环境

如今，我国老龄化速度加快。现行相关政策的推动和人口老龄化的到来为老年人相关产品创造了巨大的销售市场。如何解决人口老龄化带来的一系列产品问题，以及提高老年人的生活质量，让老年人过上健康安全的晚年生活已经成为当今社会的热门话题。

由于机体的自然老化，思维能力的下降，老年人的行为受到某些障碍。此外，各种慢性疾病和突发疾病也对老年人的人身安全造成了巨大威胁。而现阶段，我国销售市场中的老年人辅助设备的开发和设计过程非常缓慢，家用医疗产品和急救医疗设备的发展尚未达到实时监测人体数据的要求和满足老年人对紧急医疗服务的需求。

随着互联网技术的飞速发展，无线通信技术和电子信息技术不断迭代更新，电子元器件做得越来越小，云空间解析数据和信息的能力不断提高。智能可穿戴设备在互联网医疗中已显示出强大的应用潜力[1]。利用这项高科技技术开发和设计基于防治老年人常见疾病的相关产品，可以满足老年人在身心健康和人身安全方面的要求。此外，它还可以帮助老年人舒适地度过晚年生活。

1.2 智能服饰的概念

随着科技的不断发展，服饰不断走向智能化，如今穿在身上的衣服不仅可以散发热量、变换色彩，还能够进行能量转换。

所谓智能服饰是指带有物联网RFID 科技功能的新概念服饰，它具有以下几个特点：可以准确识别人体的心跳、体温、心跳频率、心率、血氧饱和度等生理指标值；可以根据手机蓝牙或WIFI 的无线通信功能连接到Internet 网络，或开发组网方案的管理方法；可以在特殊情况下提供反馈，例如智能温度传感器衣服，若老年人出现发烧等症状，它可以立即提醒老年人的监护人，从而及时提醒监护人注意；它是连接身体的移动智能终端，当收集到的网络信息安全、准确、规模化时，智能服装将成为身体健康数据分析和大数据挖掘的关键技术保障方式[2]。

“智能服饰”运用物联网、大数据、5G、北斗导航技术进行监控和数据处理、更新迭代，同时也在高科技面料研发、产品设计、工艺和用料等方面下功夫。

2 老年人服饰功能性需求

随着年龄的增长，老年人的视觉、听觉、触觉系统及其物理效果的磁感应效应都有一定程度的下降。在老年人服装设计方案中，通过引入“提高自我控制能力”的概念，针对老年人进行自主创新的功能性设计方案，由此设计的服装可以在老年人的日常生活中充分发挥积极作用。基于人体工程学，掌握老年人对服装人性化的多功能要求是探讨设计老年人服装的关键立足点。

2.1 肢体活动性

老年人生理功能的下降导致其从事体力活动的能力下降。在老年人服装的设计中，应在许多方面关注服装对人体活动的约束。例如，在关键的活动部位，如肩膀、肘部、膝盖、后背和立裆等，设置相对宽松的放松量、减少袖山高、使用弹性织物进行拼接等都是可行的。此外，当身体做坐、蹲、弯腰等动作时，腹部、腰部和臀部也会发生明显变化。因此，这些部位应释放更多的放松量，满足老年人做这些身体活动时的需要[3]。

2.2 使用便利性

穿脱衣服的便利性对老年人来说尤为重要。例如，上衣采用前门襟更方便老年人穿脱衣服。对于久卧型老人来说，如何轻松快速地穿脱裤子非常重要。例如，可以将裤子的侧缝设计为隐藏开口，设置两个隐形拉链，只需将拉链拉到大腿，便可以在他人帮助下脱下裤子[4]。

智能服装系统集成可穿戴智能产品与服装，并增强了传统服装的其他功能。如具有体温调节、感官辅助和生理检测功能的智能可穿戴设备可以提高老年人的生活自理能力，在老年人日常生活中充分发挥便利、有益的作用[5]。

2.3 体温调节

科学研究表明，老年人识别温度的能力有一定程度的减弱，当环境温度变化时，他们无法立即做出响应。智能调温设备的引入可以解决这一情况，它可以根据检测到的人体温度调节衣物的微气候，从而使穿着者始终处于舒适状态[6]。

2.4 感官辅助

老年人的视力和听力都有所下降，智能产品可以减少因感官减弱而引起的不便，并具有辅助作用。Tonya Smith Jackson 提出了老年人社交型智能背心的概念，这款背心可借助精确的定位和路径查找系统，帮助老年人准确地定位和指路。此外，剑桥大学开发了智能眼镜产品，帮助有视力缺陷的老年人在日常生活中能够尽可能清晰地感觉到他们眼前的人和物[7]。

2.5 生理监测

由于很多监护人不能长时间地陪伴老人，无法及时掌握他们的身体状况，因此很容易导致老年人发病时无法在第一时间被发现，从而错过了最佳的急救时间。具有生理检测功能的服装可以解决这个问题，对老年人进行24h 监控。这种服装可以检测一系列生理指标值，如血压、心率、体温等，并可以通过无线网络将这些数据发送到指定的医疗机构及其监护人的手机或设备上，立即得到观察和评估。根据英国佐治亚理工学院的研究成果，将光导传感器埋在织物中，可以监测环境温度、湿度以及穿着者的心跳、体温、血糖、心率和其他指标值，帮助医护人员根据数据的统计分析，进行日常监护[8]。

3 老年人智能服饰设计分析

作为保护身体不受伤害的工具，功能服装为脆弱的老年人提供了更多的生命保障。多功能材料和智能穿戴设备的发展为提高服装的防护能力提供了可能。

3.1 防护性材料的应用

老年人皮肤的敏感性较低，皮肤干燥易引起静电，会发生心律不齐和低钾血症等症状。防静电织物是一种很好的选择，这种织物具有透湿、吸湿、防寒和轻便等性能特点。此外，在选择防护性材料时，还需要考虑抗菌功能、警示和夜间道路安全保障功能等。目前，一些特殊的功能为老年服装的设计提出了新思路，例如，英国工程师Jeffrey Palmer 使用尖端纳米材料研制了一种耐冲击材料-D3O 橡胶，这种材料在静止或缓慢移动时轻而柔软，但受到高速冲击时会瞬间变硬，当老年人遇到跌倒或撞击等危险时，将起到保护作用[9]。

3.2 可穿戴智能设备的应用

3.2.1 防跌倒功能

老年人跌倒一直是在老年人护理行业引起广泛关注的问题，它成为髋部骨折的“第一杀手”。老年人骨质疏松，跌倒时更容易发生骨裂。数据显示，我国每年有4000 万老年人至少跌倒一次，而80～84 岁的老年人更容易发生髋部骨折。髋部骨折后3 个月内的死亡率为20%，死因多为长期卧床引起的肺炎和其他并发症，即使渡过难关，许多人将终生残疾[10]。针对这种情况，英国弗吉尼亚理工学院的团队设计了一种电子裤，当它检测到人体步态不稳定时，可以发出警告，提醒老年人要注意路面。此外，防跌倒气垫内置垫是嵌入式微型传感器，基于10,000 多个跌倒数据，创建了防跌倒AI 核心算法，可以准确识别老年人跌倒，并在0.18s内激活空气支撑装置，对老年人脆弱的髋关节等位置主动提供安全防护，如图1 所示。

图1 AI 核心算法原理示意图

如图2 所示，智能防跌倒气垫配有监控APP。APP的老年人终端可以查询设备的状况，APP 的子女终端可以即时查询老年人的运动状态。一旦老年人意外摔倒，APP 将立即远程报警，并发送该位置通知子女。此外，它还具有电子围栏功能。当老年人的活动超出设置范围时，警告信息会自动发送给子女，以防止老年人走失[11]。

图2 智能防跌倒气垫监控APP 示意图

3.2.2 防走失功能

2014 年的一项数据调查显示，我国65 岁以上老年人老年痴呆症的发生率为5.9%，到2020 年将达到1020 万人[12]。对于患有阿尔茨海默氏病的老年人来说，独自一人外出时往往无法独自回家。针对这种情况，北京服装学院的刘立元和范秀娟设计了一种防走失服装。这件衣服配有精确的定位数据收集系统。系统以STC90C516 单片机为控制核心，由GPS 模块、独立功能键、LED 显示屏、串行通信端口等组成，可以在室外自然环境中跟踪和定位目标，并在LED 屏幕上准确显示该目标。如果老年人外出时迷路了，可以使用该系统找到老年人的具体位置，从而快速找到老年人[13]。

3.3 服装与智能设备的结合

服装和智能产品结合时，服装的结构必须满足固定和隐藏智能产品的要求，并且不得降低服装的美观性、舒适性和活动性。老年人智能服饰的研究需要针对老年人独特的要求，选择相应的传感器检测老年人穿着智能服装时的各种指标，完成人体内外环境各种信号转换的检测、收集和显示[14]。例如，根据老年人生理和心理特点设计的老年人智能内衣，包含多个传感器及信号传输装置，可以监测老年人的体温、心率等生理指标值[15]。

4 结语

从社会背景和环境出发，针对老年人这一特殊人群，首先从老年人服装的功能性要求入手，分析研发老年人服饰时必须考虑肢体活动性、使用便利性、体温调节、感官辅助、生理测试等功能。根据这种功能性要求，在开发和设计老年人智能服装时，应注意防护性材料和可穿戴智能产品的使用、服装和智能产品的结合方法等，确保人与智能紧密结合，在真正意义上利于老年人的晚年生活。